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[국내논문] 승법잡음모형을 이용한 통계적 노출조절기법의 적용
Application of a Statistical Disclosure Control Techniques Based on Multiplicative Noise 원문보기

응용통계연구 = The Korean journal of applied statistics, v.24 no.1, 2011년, pp.127 - 136  

김영원 (숙명여자대학교 통계학과) ,  김태연 (숙명여자대학교 통계학과) ,  김계남 (숙명여자대학교 통계학과)

초록
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본 연구에서는 통계기관에서 마이크로자료를 제공할 때, 연속형 변수를 마스킹하는 기법으로 잘 알려진 승법잡음모형을 적용하는 경우 원자료의 평균과 분산을 유지할 수 있는 변수 변환 방안을 제시하고, 제시된 방법의 적절성과 다양한 잡음생성 분포에 따른 마스킹자료의 유용성을 검토하였다. 아울러 여러 변수들을 대상으로 승법잡음모형을 적용하는 경우 변수들 간의 상관관계를 유지하기 위해서는 잡음생성과정에서 어떤 측면이 고려되어야 하는지 살펴보았다. 본 연구에서는 제시된 변수 변환 방법의 적절성과 자료의 유용성 등을 평가하기 위해 우리나라 가계조사자료를 이용한 모의실험을 수행하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Multiplicative noise model is the one of popular method for masking continuous variables. In this paper, we propose the transformation on the variable to which random noise was multiplied. An advantage of the masking method using proposed transformation is that the masking data users can obtain the ...

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 승법잡음모형을 적용하는 경우 변환된 자료를 이용한 통상적인 통계분석 과정을 통해 원자료의 평균과 분산 등을 포함한 주요 통계를 얻을 수 있는 승법잡음모형 적용 방안을 제시한다. 또한 이런 기법을 적용함에 있어서 다양한 잡음 발생 분포에 따른 승법잡음모형의 효율성을 비교하기 위해 신뢰구간 및 성향점수 개념을 토대로 한 자료의 유용성(data utility) 척도를 활용해 잡음생성 분포의 차이에 따른 효과를 살펴본다.
  • 또한 2개 이상 변수를 대상으로 승법잡음모형을 동시에 적용하는 경우 원자료에서의 변수간의 상관관계가 유지되기 위해서는 어떤 측면이 잡음생성 과정에서 고려될 필요가 있는지 추가적으로 검토한다. 본 연구에서는 제시된 방안이 실제로 작동할 수 있는 유효한 방법임을 확인하기 위해 통계청의 가계조사자료를 이용한 모의실험을 통해 제시된 방법의 효과를 확인하기로 한다.
  • 본 연구에서는 우선 2절에서 기존 승법잡음모형이 갖고 있는 한계를 극복하기 위한 새로운 승법잡음모형 자료변환 방법을 제시한다. 3절에서는 마스킹자료의 유용성 평가를 위한 척도를 소개하고, 4절에서는 우리나라 가계조사자료를 이용한 모의실험을 통해 제시된 승법잡음모형을 토대로 한 추가적인 변환 과정의 적절성을 평가하고, 자료의 유용성과 함께 상관관계 유지를 위한 승법잡음모형의 적용방법에 대해 살펴본다.
  • 참고로 Kim (1986)은 가법잡음모형을 이용하는 경우, 가법잡음모형을 그대로 사용하게 되면 원자료 보다 마스킹자료의 분산이 커지게 된다는 점을 고려해, 마스킹자료와 원자료의 평균과 분산이 같아지도록 가법잡음 변수의 선형변환방법을 제안하였다. 하지만 승법잡음모형에 대해서는 이런 변환방법이 아직 개발되어 있지 않다는 점을 고려해, 본 연구에서는 식 (2.4)의 변수변환방법을 제시하고, 새로운 변환방법의 적절성을 검토해 보고자 한다.
  • 따라서 승법잡음모형의 적절성을 평가함에 있어서도 노출위험을 얼마나 줄일 수 있는지와 함께 자료의 유용성이 함께 고려되어야 한다. 실제 노출조절기법의 자료의 유용성을 평가하기 위해서 다양한 척도들이 제시되고 있으며, 본 연구에서는 최근 개발된 자료 유용성 척도를 기준으로 가계조사자료를 이용한 모의실험을 통해 잡음분포에 따른 효과를 비교해 보기로 한다.
  • 또한 제시된 변환 방법에 따른 승법잡음모형을 적용하는 경우 잡음생성 분포에 따른 효율성 비교를 위해 자료 유용성 측면에서 잡음분포 가정에 따른 차이를 분석한다. 마지막으로 2개 변수에 대해 승법잡음모형 기법을 적용하는 경우 두 변수들 간의 상관관계를 유지하기 위해서는 승법잡음모형 적용 과정에서 어떤 점이 추가적으로 고려되어야 하는지 살펴보기로 한다.
  • 따라서 두 개 이상의 변수들을 대상으로 승법잡음 변수 변환 방법을 적용하는 경우 두 변수들 간에 상관관계가 유지될 수 있도록 하기 위해서는 어떤 측면이 고려되어야 하는지 검토해 보기로 한다. 여기서는 2개 이상의 변수를 대상으로 다음 4가지 승법잡음 적용 방법을 비교해 본다.
  • 본 연구에서는 승법잡음모형을 토대로 한 마스킹자료 생성을 위해 추가적인 변수변환 과정을 통해 기존의 승법잡음모형 관련 연구와는 달리 원자료의 평균과 분산이 마스킹 자료에서도 그대로 유지될 수 있는 노출조절기법을 제시했다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
성향점수 척도는 무엇인가? 성향점수(propensity score 척도는 원자료와 마스킹자료의 관계를 로지스틱 회귀모형을 이용해 비교하는 자료 유용성 척도이다 (Woo 등, 2009). 성향점수 계산을 위해 원자료는 r = 1로 마스킹자료는 r = 0으로 놓으면, 조건이 x로 주어졌을 때, 성향점수는 e(x) = P(r = 1 | x)와 같이 표현된다.
Kim과 Winkler 등이 승법잡음모형으로 변환된 자료에서 얻어진 결과를 토대로 추가적인 계산과정을 통해 이용자가 원자료의 평균과 분산을 구하는 방안을 제시하였는데, 이 방법의 단점은 무엇인가? 한편 Kim과 Winkler (2001)는 승법잡음모형으로 변환된 자료에서 얻어진 결과를 토대로 추가적인 계산과정을 통해 이용자가 원자료의 평균과 분산을 구하는 방안을 제시하였고, 정동명 등 (2009)은 이 방법을 이용해 우리나라 가계조사자료에 대한 사례분석 결과를 제시하고 있다. 하지만, 이들이 제시한 방법은 변환된 자료로 원자료의 평균이나 분산을 직접 추정할 수 없고, 이용자들이 잡음발생 분포의 모수값을 제공 받아 추가적으로 계산해야 하는 불편함이 있을 뿐만 아니라 변환 자료를 갖고는 평균과 분산 이외의 다양한 통계를 이용자 스스로 계산할 수 없다는 매우 큰 결함을 갖고 있다.
마스킹자료를 생성할 수 있는 기법이 필요한 이유는 무엇인가? 이런 수요 때문에 통계기관에서는 수집된 자료를 개별 레코드 단위의 마이크로자료 형식으로 제공하는 것을 피할 수 없게 되었다. 이와 같이 통계기관이 개인이나 사업체 단위의 마이크로자료를 제공하는 경우 응답자 비밀이 노출될 위험이 있기 때문에 응답자의 비밀을 보호하는 동시에 원래 자료가 갖고 있는 특성이 그대로 유지될 수 있는 마스킹(masking) 자료를 생성할 수 있는 기법이 필요하다. 최근 마이크로자료 제공과 관련해 통계적 노출조절기법(disclosure control techniques)에 대한 연구가 국내 외에서 활발히 이루어지고 있다.
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참고문헌 (13)

  1. 김규성 (2009). 마이크로데이터 제공과 통계적 노출조절기법, , 16, 1-11. 

  2. 정동명, 김종익, 강동환 (2007). 인구센서스자료의 비밀보호방법, , 12, 95-120. 

  3. 정동명, 김종익, 김경미 (2009). 잡음을 이용한 가계조사자료의 정보노출제한방법, , 22, 141-151. 

  4. 정동명, 정미옥 (2008). 인구주택총조사 마이크로자료의 개인정보 노출제한방법, , 21, 313-325. 

  5. 통계청 (2008). 가계조사 조사지침서. 

  6. Dalenius, T. and Reiss, S. P. (1982). Data swapping: A technique for disclosure control, Journal of Statistical Planning and Inference, 6, 73-85. 

  7. Fuller, W. A. (1993). Masking procedures for microdata disclosure limitation, Journal of Official Statisitcs, 9, 383-406. 

  8. Karr, A. F., Kohnen, C. N., Oganian, A., Reiter, J. P. and Sanil, A. P. (2006). A framework for evaluating the utility of data altered to protect confidentiality, The American Statistician, 60, 1-9. 

  9. Kim, J. (1986). A method for limiting disclosure in microdata based on random noise and transformation, American Statistical Association Proceedings of the Section on Survey Research Methods, 303-308. 

  10. Kim, J. (2007). Application of the truncated triangular and trapezoidal distributions for developing multi-plicative noise, American Statistical Association Proceedings of the Section on Survey Research Methods, 2723-2729. 

  11. Kim, J. and Winkler, W. E. (2001). Multiplicative noise for masking continuous data, American Statistical Association Proceedings of the Section on Survey Research Methods, CD-ROM. 

  12. Torra, V. (2004). Microaggregation for categorical variavbles: A median based approach, In Domingo-Ferrer, J. and Torra, V. Editors, Privacy in Statistical Databases, Lecture Notes in Computer Science, 3050, 162-174. 

  13. Woo, M. J., Reiter, P., Anna, O. and Karr, A. F. (2009). Global measures of data utility for microdata masked for dislosure limitation, The Journal of Privacy and Confidentiality, 1, 111-124. 

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